基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统设计

为了降低机器人控制系统的研发周期和方便操作人员使用操作,通过对TA6-R5型协作机器人的研究,设计了基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统.采用(Denavit-Hartenbery)(D-H)法建立运动学模型,求出正运动学解析解,根据各关节转动角度绝对值之和最小的原则求解出最优逆解,利用MATLAB的Robotics Toolbox验证运动学.利用TwinCAT3搭建控制系统,实现编程控制以及HMI(human machine interface),通过EtherCAT总线的高实时性实现数据控制与反馈.最后,利用同步周期位置模式进行笛卡尔空间轨迹规划,结合TwinCAT Measurement的Scope View图形化工具可观测和验证系统执行情况,结果表明基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统可降低控制系统研发周期,提高研发效率.     

直角坐标机器人设计方案的灰色模糊综合评价

文章分析了影响直角坐标机器人性能的各种指标和因素,构建了直角坐标机器人综合评价的指标体系。运用灰色理论和模糊数学的基本概念和方法,建立起直角坐标机器人设计方案的灰色模糊评价模型。通过熵权法确定元素的权重,使决策更具有科学性。利用该模型对设计实例的设计方案进行分析,评价结果符合实际情况,表明该评价模型能够客观地反映各设计方案的总体性能。     

基于RTX弧焊机器人控制系统的设计与实现

基于Window操作系统的实时扩展系统(RTX)设计了弧焊机器人控制系统.采用模块化方法和单一工控机,利用开放的实时以太网络通信协议EtherCAT总线技术,基于VC软件完成了人/机交互界面以及各功能模块的设计,并通过实验测试了弧焊机器人控制系统在RTX环境下EtherCAT主、从站发送和接收数据帧的时钟漂移.结果表明,所设计的控制系统具有良好的实时性与开放性.     

机器人轨迹规划的一个新方法

为了实现机器人所期望的运动,需要在关节坐标系或直角坐标中来描述和定义机器人的轨线与有关的姿态。机器人操作器末端的位置、姿态、速度和加速度在轨迹规划中应是连续的.同时考虑到CP 控制机器人的一般作业要求,作者导出了5-4-5样条函数.其次,利用相对当前工具坐标的欧拉变换来表示下一点的姿态,从而提高了姿态规划的效率.最后,作者用5-4-5样条函数实现关节与直角坐标空间平滑连接与切换。     

基于TwinCAT3的一种开源机器人控制系统设计

目前主流工业机器人为封闭式控制结构,存在不开源、二次开发难的问题,因此设计一种基于倍福自动化控制软件（the windows control and automation technology, TwinCAT3）的跨平台、可移植性好的机器人控制系统架构。该架构包含视觉、运动控制和算法集成与仿真控制模块,采用倍福自动化设备规范（automation device specification, ADS）通信技术和实时工业以太网总线技术（ethernet for control automation technology, EtherCAT）,建立以PC 计算机（personal computer, PC）和倍福控制器为EtherCAT主站,控制多组从站执行器的一主多从工作模式。该模式结合离线与在线控制、集成数字孪生技术,完成虚拟样机与物理样机的联动;采用开源可扩展架构,便于视觉算法、智能算法等算法集成。经实验验证,此架构具有拓展性好、实时性强的特点。     

基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统设计

 高性能伺服控制系统已从模拟控制发展到全数字控制,性能不断提高,在军用和民用方面具有广阔的应用前景。基于现场总线网络的伺服控制系统因其高可靠性、快速性和稳定性,成为伺服运动控制系统的发展趋势。本文针对高性能伺服控制系统在控制现场需要多个伺服电机并联,组网困难,实时性要求高等使用特点,引入实时以太网EtherCAT技术。阐述了EtherCAT的组成、工作原理及报文协议,设计了基于EtherCAT的高性能伺服控制系统,利用EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片TMS320F2812开发了EtherCAT从站设备,构建了一主多从的EtherCAT网络结构,并给出了系统硬件和软件的设计方案,实现伺服系统的位置控制和实时数据传输。     

德国百格拉公司机器人在工件检测中的应用

首先介绍德国百格拉公司生产的直角坐标机器人及主要特性 .在此基础上详细介绍其在工件质量检测中的应用 .在应用中采用龙门式 3D直角坐标机器人、运动控制卡和带任意可编程图像处理能力的智能CCD像机 .并介绍了运动控制卡和智能CCD像机的使用 .     

二维驱动直角坐标机器人系统辨识对比研究

比较了空间二维驱动串并联直角坐标机器人系统的RLS算法辨识和KFE算法辨识,并对系统进行了参数估计,通过计算机绘图和运算给出两种不同算法下的辨识结果,可满足机器人特殊奇异位形时的需要和实现"模型引导控制"时的较好逼近.     

机器人实体图形仿真系统研制

本文在APOLLO CAD工作站研上制了一套机器人实体图形仿真系统。用实体模型(Solid Model)时机器人进行了几何造型,在关节坐标空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真,能逼真地再现机器人运动的全过程和其运动特性,能判断机器人在运动过程中是否和周围的障碍物发生碰撞和干涉。这套实体图形仿真系统对设计、研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

操作机器人的运动学测度

本文从线性模空间矢量逼近的角度讨论了操作机器人作用空间与广义坐标空间的转换问题。基于数值相关性理论论述了操作机器人的几种运动学测度,包括奇异性、操作度、条件数和不可达度。本文讨论了这几种运动学测度之间的关系,几何意义和计算,针对各种类型的机器人得出了一些有用的结论。文中还讨论了直角坐标机器人、SCARA、PUMA、STANDFORD等型号机器人的条件数估算及其最佳位姿。     

基于ROS的工业机器人运动规划仿真及试验

针对工业机器人模型构建复杂、轨迹规划算法实现困难、功能单一等问题,采用开源机器人操作系统搭建机器人控制系统,并对机器人的运动规划进行仿真和试验验证.首先利用SolidWorks软件创建机器人的统一机器人描述格式模型,并对其进行Moveit!功能包的配置;然后进行机器人空间直线和空间圆弧的轨迹规划,依据ROS的开放式运动...     

基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人设计

为了降低樱桃采摘过程中的破碎率,提高采摘效率,设计一种新的基于视觉识别技术的移动式樱桃采摘机器人。将TI公司的32位数字处理器芯片TMS320F2812作为核心处理器设计移动式樱桃采摘机器人,本文给出硬件总体方案,并且通过SAA7105完成对视频图像的编码操作。软件设计主要包括樱桃的定位、机器人手眼标定和机器人路线规划。依据目标上多个点的三维位置信息对樱桃球模型进行重建,通过最小二乘法求出樱桃质心位置,实现樱桃的定位。将樱桃在机器人坐标系中的定位简化成求解摄像机坐标系和机器人坐标之间的映射矩阵,通过映射矩阵实现机器人手眼标定。考虑到樱桃的采摘要求,通过分段路径规划对机器人的运动进行控制。实验结果表明,所设计机器人图像处理性能强、定位精度高,在保证采摘精度的同时,有很高的采摘效率。     

基于机器人系统的3M技术研究

介绍了机器人系统在3M技术中的应用,并详细介绍了机器人系统的关键技术:机器人标定技术、机器视觉技术和离线编程技术。经过标定后机器人系统绝对精度大幅度提高,可满足机器人"手持"测量工具进行测量的需要,同时通过机器人模型和运动学方程,将测量数据建模,生成统一世界坐标系下的加工路径,将生成的加工路径通过离线编程技术转化成机器人系统的运动指令,控制机器人进行加工,因此机器人系统在测量、建模和加工过程中发挥了非常重要的作用。同时介绍了一种机器人系统在3M技术中的典型应用,并开发了智能测量、建模及加工机器人一体化系统,该系统集成了透明件测量、自由曲面建模、机器人离线加工等先进技术,满足了用户需求,已经成功应用于透明件研磨抛光领域。     

基于虚拟现实技术的排牙机器人应用研究

为了能很好地解决众多老年无牙颌患者全口义齿修复问题,针对排牙机器人的多指手进行结构优化设计,采取3个手指、9个自由度的多指灵巧手完成人工牙的抓取和排列任务,采用D-H坐标法建立了排牙机器人的正运动学模型,同时给出了转动和平移关节的位置和方向表达式,并在基于maflab／simulink仿真平台上应用虚拟现实技术进行了三维仿真,对排牙机器人的临床应用研究具有重要意义。     

喷印机器人工具坐标系标定

提出一种利用激光跟踪仪标定机器人工具坐标系的方法。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,将机器人基坐标系与激光跟踪仪的测量坐标系统一。通过机器人运动学方程获得机器人末端连杆坐标系相对基坐标系的变换关系,利用激光跟踪仪测量拟合得到机器人工具坐标系,利用坐标变换初步确定机器人工具参数。通过机器人单轴旋转运动对工具坐标系原点进行修正,最终确定工具参数。最后通过机器人重定位运动对误差进行计算。实验结果表明,修正后x,y,z坐标的RMS(root mean square,均方根)误差分别为0.127 1,0.141 3和0.117 4mm,精度是修正前的2.5倍。     

掘进机截割头齿座的机器人自动定位技术

为提高悬臂式掘进机截割头上截齿的定位精度,改进截割头制造质量,根据截齿在截割头表面的排列形式,分析齿尖的定位方法和截齿空间姿态的确定过程,提出并研制一种基于截割头设计方法的齿座定位专用机器人系统,介绍了将截齿定位设计坐标系转换为专用机器人制造坐标系的方法。通过控制串联式机器人手部关节的旋转与回转台的翻转,实现了截齿空间姿态设计参数与制造参数的统一;通过重力自定位原理,实现了齿座相对机器人手部的自动精确定位,有效降低了机器人调试过程的复杂性。此外,通过模拟机器人自动制造过程,分析了不同制造工艺路线对截割头齿座定位工作效率的影响。研究结果表明,采用机器人自动定位技术能有效提高截割头齿座定位精度,合理的制造工艺路线能有效提高截割头制造效率。     

基于双目立体视觉的弧焊机器人标定研究

根据弧焊机器人本体的实际结构,通过分析机器人基坐标系、双目立体视觉系统坐标系及空间特征点坐标系的几何对应关系,采用双目立体视觉测量方法测得机器人各关节几何参数误差,并对相应的参数误差进行了补偿。结果显示,误差补偿后的机器人直线轨迹的精度有了大幅提高。     

视觉定位脑外科手术机器人系统的坐标映射

详细阐述了基于视觉定位技术的脑外科手术机器人系统的构成与手术过程,探讨了系统四个坐标系之间的相互映射关系·利用计算机视觉、机器人和医学影像三维重建技术,辅助医生完成脑外科手术·系统采用标记点校准方法,用视觉定位代替人为机械臂定位方式,使系统在手术精度与智能化方面有了很大的改善·通过研究各个坐标系之间映射关系,完成手术校准与规划,引导机器人到达规划的位姿,为实际应用提供了理论基础·     

电力隧道机器人巡检目标坐标定位的共轭搜索

电力隧道环境机器人巡检目标坐标定位过程中,利用传统搜索算法会产生信息损失,从而导致搜索定位 结果存在精度不够理想问题。为此,提出了一种共轭搜索算法。该算法通过搭建机器人巡检模型,得到反映机 器人位姿的坐标系,然后通过共轭算子规划设置机器人搜索路径。机器人沿着设置的搜索路径采集实时巡检 图像,并根据特征值识别图像中的目标节点。解算机器人在巡检过程中的位姿,并结合手眼标定和空间坐标的 测量结果,实现机器人巡检目标的搜索和坐标定位。对比实验结果表明,所提出的共轭搜索算法对目标位置的 定位环境风险评价( EＲA: Environmental Ｒisk Assessment) 指标更趋近于0,与传统搜索算法相比具有更好的定 位精度。